package main;


    /**
     * 归并排序：Java
     *
     * @author skywang
     * @date 2014/03/12
     */
    public class mergeSort {

        /*
         * 将一个数组中的两个相邻有序区间合并成一个
         *
         * 参数说明：
         *     a -- 包含两个有序区间的数组
         *     start -- 第1个有序区间的起始地址。
         *     mid   -- 第1个有序区间的结束地址。也是第2个有序区间的起始地址。
         *     end   -- 第2个有序区间的结束地址。
         */
        public static void merge(int[] a, int start, int mid, int end) {
            int[] tmp = new int[end-start+1];    // tmp是汇总2个有序区的临时区域
            int i = start;            // 第1个有序区的索引
            int j = mid + 1;        // 第2个有序区的索引
            int k = 0;                // 临时区域的索引

            while(i <= mid && j <= end) {
                if (a[i] <= a[j])
                    tmp[k++] = a[i++];
                else
                    tmp[k++] = a[j++];
            }

            while(i <= mid)
                tmp[k++] = a[i++];

            while(j <= end)
                tmp[k++] = a[j++];

            // 将排序后的元素，全部都整合到数组a中。
            for (i = 0; i < k; i++)
                a[start + i] = tmp[i];

            tmp=null;
        }

        /*
         * 归并排序(从上往下)
         *
         * 参数说明：
         *     a -- 待排序的数组
         *     start -- 数组的起始地址
         *     endi -- 数组的结束地址
         */
        public static void mergeSortUp2Down(int[] a, int start, int end) {
            if(a==null || start >= end)
                return ;

            int mid = (end + start)/2;
            mergeSortUp2Down(a, start, mid); // 递归排序a[start...mid]
            mergeSortUp2Down(a, mid+1, end); // 递归排序a[mid+1...end]

            // a[start...mid] 和 a[mid...end]是两个有序空间，
            // 将它们排序成一个有序空间a[start...end]
            merge(a, start, mid, end);
        }


        /*
         * 对数组a做若干次合并：数组a的总长度为len，将它分为若干个长度为gap的子数组；
         *             将"每2个相邻的子数组" 进行合并排序。
         *
         * 参数说明：
         *     a -- 待排序的数组
         *     len -- 数组的长度
         *     gap -- 子数组的长度
         */
        public static void mergeGroups(int[] a, int len, int gap) {
            int i;
            int twolen = 2 * gap;    // 两个相邻的子数组的长度

            // 将"每2个相邻的子数组" 进行合并排序。
            for(i = 0; i+2*gap-1 < len; i+=(2*gap))
                merge(a, i, i+gap-1, i+2*gap-1);

            // 若 i+gap-1 < len-1，则剩余一个子数组没有配对。
            // 将该子数组合并到已排序的数组中。
            if ( i+gap-1 < len-1)
                merge(a, i, i + gap - 1, len - 1);
        }

        /*
         * 归并排序(从下往上)
         *
         * 参数说明：
         *     a -- 待排序的数组
         */
        public static void mergeSortDown2Up(int[] a) {
            if (a==null)
                return ;

            for(int n = 1; n < a.length; n*=2)
                mergeGroups(a, a.length, n);
        }

        public static void main(String[] args) {
            int i;
            int a[] = {80,30,60,40,20,10,50,70};

            System.out.printf("before sort:");
            for (i=0; i<a.length; i++)
                System.out.printf("%d ", a[i]);
            System.out.printf("\n");

            mergeSortUp2Down(a, 0, a.length-1);        // 归并排序(从上往下)
            //mergeSortDown2Up(a);                    // 归并排序(从下往上)

            System.out.printf("after  sort:");
            for (i=0; i<a.length; i++)
                System.out.printf("%d ", a[i]);
            System.out.printf("\n");
        }

}
